ИНИЧЕСИАЯ ПАтофизиопо

·
ИНИЧЕСИАЯ ПАтофизиопо .
Клиническая
патофизиология
ИНГИБИРYIOЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ КОРТАГЕНА НА НАТРИЕВЫЕ
ТОКИ СЕНСОРНЫХ НЕЙРОНОВ; ИССЛЕДОВАНИЕ
МЕТОДАМИ ЛОКАЛЬНОЙ ФИКСАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА
И КВАНТОВОЙ ХИМИИ
Б.Ф. Щeroneв, В.6. Пnuоеа, ив. Pora'leBCI01~,8.x. x..~lCoн·. В.В. Мan ...... Н·.О.в. Кpwnoe
Инcпrryr ~II .... и.n.Пaanoea РАН, 199034. Gaнкт-fleтврбург.
.
• eaнlТ..f1eт~ ~ бмoperynяцмм м геpoнтtV1OП4И РАМН.
C88epo-3araцнoe oтдe.newиe,197НО. caн.:r-Пе,еpбypr
Abstrкt kQC
a.urents in
>
short.v:пn culUing
DRG
00115 __е ~Ied with wtюI&-ceU pra1ch-damp method.
E!tects 01 le:frapepdde kortagen 'Иеге studied. The agenI
iflhibits aнтents Itvough пх.f8Sistant sodium <11aМels. The
elfect was prorюunoed Wnen this compound was appIied
if'Itemally. ТМ optjmIz:ed strud\Xe for koftagen was obtained
with the heIP 01 quantum c:tIemical cak:\J1a1ions. The PrObabIe
med'18nism of wrrent InhibItJon due to фannel - kortagen
interaalon is
- .
исс.~ванне naJeНWWlЬНO ax:rивныx тnpaneП'l:Ид03.
В к.ачccrвe да,1ы.еЙwеfO ~'-1'3I 1fCс.1t.1oвaниJ. бы...
выбран R1'P8J1mn1д KopтareH А1а l-Glu2-Asp3- Pro4.
МЮ'ОДИКА
Эксперименты бblJflf 8ЫI1OJ1ненЫ, на культиви­
suggestEЮ.
руемых изолированных нейронах СПИНaJ1Ы{ЫХ ган­
К.у word.: telr9peptide,'kortagen, voltage dep9ndent
50dium ct1annel$, mts dorsal root gangllon cells, quantum
chemical сэlculэtlоn"
глиев крыс липин: Вистар. Дорсальные ганглии
выделяли из облас~ей ~ -5, спинногомозга 8080-
рожденныxы:ят,'наркarизировa1IНЫХнембута'ЛОМ (50 иг/кr, внyrpиБРЮUJИННО), и поыещали в
раствор Хенкса. ФермеtIТ~ТИВНУЮ обработку
ВВIЩEIШЕ
(коауШ.
Ранее нами (Ка11fиа И.Е. и др ..
2(03)
с помо-
et aI., 1981)
ЩЮВOдWIИ в течение
8
мин.
при 37'С в ~pe следующего состава; 1 ил раствора Хенкса, 1 wt среды Игла, 2 MГ/МJI kо.ллаге-
щью метода фиксации потеН1lИала в условиях мот-
мазы (тип
нога КOlmJC11l, иссл(Д,овано влияние оnиоидных
пеrrrидoв ЭfШоморфика·l (Тyr-Pro-Trp-Phe-NH 1 ) и
фера исполb3Qвa1tи 10 ММОЛЬ Hepes-Na (рН '= 7,4).
ПослефсрмеtmlТМВНОn обра.ботхи raнrЛИИltЩ1ТСJIЬ-
uиалозависимые тс1роJ,foтoксиние'iyвcтllитeльllы.e и
900
тетрод~окси~ьныe натриевые каналы
сенсорИЫi нейронов СQИfIaIIЬtfЫX ганглиев крысы.
БыJIo "оказано, что ЭКllоморфин-l и эндowорфии-
ной ЖИДКOCПl. дru:t orмыеки и культивированltЯ
НСПОЛb30llaJlзсь среда, СОСТОJ(щag НЗ среды ИrJl8 с
rJlЮТЗМ:ИНОМ, эмбрионanьиой сыворотки· коровы
эндоморфииа·2 (iyr·Pro-Рhе-Phе-NН 1 ) на "отеН-
2 ЮIК пр" _нсметОЧНОW, так и при _нyтpttUC1'OчНОМ пркпontOtИ
lA). l мг/мл.
п(Юнsзы-Е. в качестве бу-
но OТМЫвaJUlCь.nyтeM ШИТР,l:lфyrКРО6Э.1:iИJl
(1
МИН.,
об/мин.) и 'ПOCllедуюшеА сменой надосадоч-
(10 %), IJIЮКOJЫ (0,6 $), reнтамицина 40 сл../ЫJI.
8 конuентрацип 10-250 мкМ 00-
Механнчet:куюдиссоциацию ПРОИЗ80.!IИЛИ путем
зывaJ01"Вооо]38JtсимоеНllгмбttрующеедеАcreиена
ТОIOl через lQUtaJfbl обоих типо_. оба ИССЛедуеМЫХ
пипетироваюt.lt. К получ.еlIНОЙ ICЛtтOЧнойсуспензии вобаВЛllmt куnьтурадьную среду .110 Boc:natt-
тетрапеПТ1tдl, НЩIIНСИМО 01" стороны приложе-
НИJI соответствующей nлО'ТнOC1lI КЛе'ТОl<: 8 объеме
ни.lf. оказывают качественно однanmн~ инmби-
чашки ПС'УРИ. КУЛЬТУРУ IUICТOIL, СQCТоJtшую пре-
руюшее деАСТ8ие ка натриевые токи. КО более
имущественно IIЗ нейроноа СПlШa.JIьных ганг"иеs,
эффективны при ВкyrJ)НКJlсточном npкnохении.
П01JY'l8Л.t с помощью прелваритtJ'lьноro осаж.ntнУ.я
БыJI с,делан вывод О ТОМ, 'п'о ltигибируюuntЙ эф-
HeHepBНblX клt'1t))( (Швa!iНОЗСКЮС клеток и фиброб-­
феп эндоиорфюtоs не CВJI:l3.H с аКТН83llliей О[1ИО- _ ласТоВ) на CUlасТикозоlt1tоверхнОС1И 60-",.. 'l.3.ШКИ
кдных реиenтoроз.а .А1IJI.Аtтeи реЗУАЬтато)(прямо-- . ПеТри в 1'Сч~ниt)2S ММи. при 37 ·С. Далее клеп::н
го взаимодеi\СТslUI
со структурой
натриевых
"аНМО8. В наСТО!lщеi'l рзботе мы П;ЮДОЛЖ.L'И.
КУЛЬ~РОвaJlН на по"р.ытоR колnаrеном повер:<­
1I0C11t 16--)1'" чашек Петр\!.
~"rK561p)'IIQCII, •• дейеТ8lо1е lt0pTar8HI ка НIтрМ8ВЫ. TOkМ c:eнcopнw.J: rteйpottО8;
мсследое.н_ .. етод'''м nOlltI.tH.HoM фиltсOllЦИИ потенцlQЛ' 101 mattТОВОЙ 11;1-. ..10110'1
7
КЛИНИЧЕСКАЯ пдтОФИзиологм.я 2'2003
в работе ИСilОnъ.:юfW!ИСЬ C1IСДУЮWllе станда­
ртные р<1С1'ВОрЫ (кокцеtlТpaЦИК прелCТ'ilвлены в
WМОЛЬ/lI). 8НСkЛtточныА раствор:
еаа 1 -
NaCI -
65,
2, MSCl) - 2. Сhоliпс CI- 70. HEPES-
Na - ]0.
nx- 0.0001.
рН '" 7.4. ВНУТРКkЛсroч­
CsF - ]00. NaCI - ]0. CsCJ - 40,
2. HEPES-Na - 10, рН .... 7.1. Введенис
ный раствор:
MgCI J -
ионов Т<=1рОдотоксина
(ТТХ) 80 ВНСk.o1СТОЧНЫЙ
ro паке1'8 программ HYPERCHEM (Hyperchcm
Professional Release 5.1 (demoftsll'1!tion versiOI1)
Сначала геометрические пара­
Hypercube, 1998).
метры пеПТИДа в uвиттер-иоиной форме оrrтИМ'I·
зировапись в вакууые методОМ NOJIекулярноll
ханики с использованием си,nовоro пом
ме·
AM8ER
(Wciner S. J. et aI 1986). На C1IСДУЮЩСN этапе изу­
чаемая молекула окружа.лась СOJl"атациоНlЮЙ обо­
... воды;
рает»ор обеспечивалоб.rtокированнебысурых тет­
l'ОЧJCОЙ и) МО.'1еку
родотоксничувC11lНТельнЫ'Х
натриевыхК3.К3JI08. что
ривa.nись В paJllaU: модели ТlP3P
ПО380.'ЯЛО реПtC'JPнрова1"ЬТQllblC.О ис..uенныс тет­
et aI 1983).
родотоксиннсчувcuктельные(ПХ) ТОI:И. ДJlЯ
ОI'ПЮfКЦфО8ЗННЬDoOI гсоwетрИЧССJO{I,(R параметрам
иccnеll.О88КИА ВНуУрИlUIсточноroanКJIИИЯ w,OJt.eкy­
помещамсь в центр 4,АЩИка., Юtltюwero форму па­
ЛЫ Alаl-G1u2-Лsр3-Рrо4, Э1"ОТ пект 880ДКЛИ
pa!t1ICJlеnиneдa. при Э1ОW woлехуnы 8QIlы заПQJiНЯЛИ
Nолекуnы !ЮJlы рассмат­
(Jorgel1Sen W. L.
Исс.1СЦ,Усмая М"О.'1Скула тeтpanеl1ТИ.!la С
11
лрелварктелъново ВКУТРМК1lcrnIO{ЫЙраствор 8 КОН­
весь 'СВободный 06ьс:М. Размеры 411ЩИkOа. бы.1Н
цеmpa.цми
выбраны равными yrpoeнНblJI,I JlинеAиww napaмcт­
3 .шo.nЬ/1I.
Исключение ионов калия по­
ЭВOJIКЯО избаВИТЬСJl <:л всех компонентов калиево­
рам нашей МQIlСкулы
го тока, а ионы фтора lЮ ВНУТрltl.:,1еточнои
леqJl во,аы) с цctlью со:шанкя ,wCЖ!IY молекулой
pacrвope 06еспечива.1И б.'10кнроваНllе lШIьuисвых
(38 А • 21 А • 16,5 А, 4)5 мо­
пепrидa и стенками 4JlЩИка.о- СЛОЯ растворителя.
1'ОК08 (Kostyuk et а1 .• 1975; El1iott алd Elliott. 1993).
обеспсчивзющеro устранение 8.1tiЦКЮI rpaнмчных
В работе использованы peaкrnBЫ фирмы 4Sigma~.
эффектов на геометрические параметры МО,1СКУ­
лы 8 процсссе МOJК:k)'1tЯрной nИI{ЗМ'ИkИ. На систе­
Все опыты провел:ены при коМ"н.атно" тeMnepalj'­
ре
22 -24-с.
му пептид·растворитель бwlИ наложены WlК!lИ'J~с­
Реrnстраuию Иктеrpanыл.vc иоJfНЮ токов осу­
кне
rраНИ'fные
условия.
После
окружения
ЩeeтвJUUlИ С помошыо метоn.а фнксаШIИ потенциа­
молекулы
ла в коифнrypaUИIi. реrnстрашur aКnl!lHOCТН цело"
lQ1eтюi - cwhole·cell~ (НаmШ et aI.. 1981). В рабо­
пеnткд+вода ОlТПfNИ3ИРОвалась MeтOд01l/. МОJlеК)'~
те ИСПОJlЬ3083J1СII аппаратно-проrpa1ol.
лекс, включающий
IВМ-совмec-rимwй
11
.... Ный
псрсональныfi
КО!tlпыотер
1996).
11
Си­
система
.IVUt устранения энерrетиЧССКIt
"евыгодных I13h-лср~saaJIЬСО8ЫХ
контактов.
РЕЗУЛЬТАТЫ
генераuии стиму.1ИРУ­
ющих во:шеАствнА на ~кт в COOТ'8tТC"ТIIии с выб­
ранной про~uоА' и реrистраlDlН 1{ОНИWХ токов.
При ЭТОМ ПOC'Т();qННО ",ОитpoJlИРОВ3.1ась величина
сопротимеиия
(!\s), КО'Торам
оnpeдeJtlt.ет.пкнамкческуюи crauиокapнytOпогреш­
ность
вся
Q)')ICКТ ДIUI ФОрмирования
ПРОгрЗI.lWW эксперимента,
ПOCJfС,ll.ОВ8ТCJfьноro
Jtlt'рной механИk1f
растворителем
себя усилите.1Ь .ЕРС-7.,
систему аlЛ'ома11fJaЦКИ (KpыJl! и ар ..
стема автом1IТМ3ЗЦИИ
комп­
пептида
.. ~a (OsipchUk and 1imin, 1984). 8 на­
R.s не превыша.lа 2.5 Мом.
ших опьrтaх величина
Все ЮIaНТ090·ХНМИЧCCКNе расчеты молекулы
ИCC,IIслованне NOJIeКY.l!bl yupзпептида корта­
гена методом ЛОкaJlьно!! фихсаuии потенuиала
Нами бьuю ИCCJfe!lовано в.кутрИЮiC:точн~ МИR­
нне молекулы кортагена
l
прсд­
ставлеttО семеА'СТ80 натриевых токов через
3 ~ИН
(а) после образоваНИII n'.ОПlОro KOtrraXТa мсж,lУ
мембраной клетки н микроэлехтроD.ОМ и
зациеR коифиrypаuии 4whole·cell~ н через
кортагена. ПРОВО.l1И./IИсь с помощью .1ицеюионно-
иyry (рис.
.)
6)
571аА
8 концекrpаuии. 3 ММOJ\ьjл
на "'емеНные натриевые каналы.. На рис.
pewm21 М\{­
1,6) при 'нутриклеroчном ПрИЛО)l(СНИИ
L
11В.Л
,о<
L
5мс'
~.
1. CaКACnO ~ 1'01:01 а u-u. XCJItpMMt8n (а) • clI)"CТ:II 11 101•. (6) IIPII ~...OII .аедеНН8I
... rwuCJI: от - JS JtO Js.B с ltW'(IМ S .В. ПОА8СРИICI.JtМЧЙ woтe8aJtU, М,II­
6w.t ,a~ -118 мВ. Тоа JТ"DI • tмcOC1ПWe. ТOIQI. ~ gporpa_ _
cJlOW6oм: .) - Ulшц: .. ~ .. UТJIIIe8WX тоаоа, J8~ CII1CП ] 1inЦI. n~ 06р ....... lИImЮf"o
к.oonna JII~.a - 1ICМIqO).attт'J'O.1; 6) - UmICIo есм~Ac'nа ~ тосоа ~ %1 fiQtJI. Jtoe.e ~. . .
l:op'J1IfflP. Tкnp)'1OlМd lЮТ'tЦКU n
1'e..1WtOCn 1:0'I"'0p0f'0 wcтu.u.u SOO!К,
b-10Т1lOf1l II'ОRТаЛ1l lOIC!Jf6paH3 -
8
J1111QoO~oд
Б.Ф. Щсrоnев В 6. nМXOBI, И.В.Роrа'lеесICИЙ.В.Х. XaBI'IHCoH. B.B.ManI'lHMH, Б.В.Кр~,пов
~
-40
-60
О
·100
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ nДТофизиолorии
..
СflЯЗ3НIIОЙ со СJc:Оpcx;т1l)lИ атомов), и в таком со­
О
-20
стоянии
20
1500 пс
+'J..........c7-~-......",.....eL
i
•.
• I
.._.1·-'-
.,
'._~.!:;::;I.r
1·1400
•
~ ~2100
~~~~"-'
!·-~-;;"'I
••
~ ••
••..
• •••• •
••
••••
-2800
~З500
"'-"-'
1--,0[--'"_.
'._~,-
рованНА
0,5 фс.
прослеЖИВVIilСЬ
8nJ1O'fb
ее динамика
до
с N:омеlП3 наЧ3IIа расчетэ. Шаг ИlIТеrpи­
на
всем
протsnкении
COCYaR.1R"
расчета
ПРС.llпочтение такоЯ схеме проведения ди­
намики пеРСlI дрyrи~и возможными БЫ1tо отда.но
по следующим соображенкям. С одной стороны,
температура не ocraвадась постоянной на всем про~
тяжекии расчет.!!., ЧТО позволяло системе преодо­
Левзть потенциальные барьеры такоЙ высоты, ко­
Р'к.
II:WX
2. n'oawe
...,..e~
8OAtoТUOle,.o.ц,uтepwcт1llDl МЦ!Itff­
U8UtI8 . . . ~ O I I I I __ *-_
CIDf'...aa. ф,..- I_(E) 8IX1'OOМ·80
3Cale-
3 .... 6 __• , ..... 11
_. 15-.,
11-. • 21_. 8К.W . . . ._ _ UO'ПIOf'O ItOIrТ8n2
, . . . , . . C8)'C'ТiI
-ipи-~
~OJIекулы
Alal-OIu1-Asp)-Pr04.
Сразу же ста­
,1ИТУДЫ натриевых токов. Более наГ,1Я,!IНО это из­
ПИХ08ЫС вольт-амперные хара
2, где П~Ll.стаВJIены
....еристкхи этих то­
КОВ. Пиковые вольт-амперные
характеристики
были построеНЫ обычным способо". (Hodgkin and
Huxley, 1952а): при подаче последовательности
CтYIIeHCK напряжеиия (Е) регистрируются амПJlН­
мя,
80
времени. Д.IUI болсе ДeтaJ'JЬHOГO иссле,I08а­
молеl(}'ЛЫ
кортасена,
МЫ
прмо­
ВЫЧНСШUIИ
величины Х~Рll.оflOЯ ПРО80ДИМОСТМ (0./1)). кото­
r
uиал реверсии' натриевого Тока. Далее эта функ-
G"JT) была нормирована, т. е. ВЫЧИCJLIIЛась
по ФОрмуле:
GN.(Т)....
=- 0*(1)/ G,.,IIW(n,
На временном О1рСзкс от I(ЮО до 1500 пс
через каждые' 10 пс геометрические параметры
1
.,'
О,.
II
О,,
О
0,2
изwеиеНkJI нор­
ген.а
исходных yrло8JUt)( система Н8JtOl1И1l8CIo при О' К.
сначала осуществ.rlЯ1IОСЬее нагреван,.е во
30
шатов по ]О' К, на 'IТO oтвoдкnocь
30 ПС.
300 К
за
в даль­
нсйшем: падная энергия: системы сохраЖL1ЗСЬ при­
б.ilизительно постоянной (В ТО время как темпсра­
l'YPa
,
3 ммоль/л.
провоДИJl&СЬ следующим ·образом. Поскольку В
янлялась раССЧ"ТЫR2емой
характерllCl1fКОЙ,
~ ~
о!-.
при внyrpИКJIС'Точноы введении МОJlСКУЛЫ
расчc7ы сиc'reмы методом молекулярнойдинамики
-
I
nOKanloHoM
2,
pn.1""
ТOII:И
.
_
18
.,
Вроо-,-
r-c.4,З••• екмостlo
.u.oe:т. от ареllll'ifII
80p•• ,oa.Kвoi xOPAolol n,oao.L'II аееl C08oa:ynw<М:'1'W хем,.­
'1IIInrf'08 Ip. ИТ'Р-..ет"М1Ю!IIIа.цее••• 'ОflПren. ФJВII:­
.к.
G".(Т) бw . . . . 0'...,0••••• Т. е.
G.....(T)- - GNo(Y) I G..,. -(ПО ,.. G:<o -т
е.а,а.мое:---.
on l6aOIeC -
CT,01U.CIo
ее ми·
-
~ .~,
~ &O'i'OfWe oe~ ~ 1"0&01, кauu
тo'u'& III'f4cтa&Ut'1'
e060I (.lI'fДIIee :JIIa'tene веао....1D"
- S) ± ~ ~-
Эl'сас,,8ШrтOl (.
иНrмбкруlO ..... дeWC"ПhIе I(opтwetla на натриевые 'JOI(М UtfCOPНЫ. НO"~OII:
иц,;nедоваНlII8 M8'Oдaloll>!
"
15
~ 0,-
l1ЛЯ всей совокупности наших ЭКСПI:РИNСНТОВ
ИCCJ:едоааиме молеqJПol тетрanеanшa корта­
с QOМО ....JO ... авто.опии,«••): paC'feT08.
12
8pe..
3. З ..... CiUIIОСП' КОРllllJlpoQllКОЙ хордоlOl apo80ДIi­
от 1.Pt*'- ар.- ~ . 18Цt81t1ll II:Opтa­
reu, Фyuus GIIom бw.u .....IIJЮПII•• 1', е, crJOII.па G/io(Т)- - G... (Т) / G/b-('1). f,le G/b-(1') - ее
....... neoe за_. ()а, ~ - ..-е-rt1Ul • .
0,-
мированной ХОРJlО80А проводимостн во времени
• • Jt,_"
3
Рк.
_ - . 'I!pn
времени, причем последние точкм BЫXoNIТ ка пла­
кортагена в концентрации
•
lfOC1II
чины нормированной хордовой ПРО80ДИ!dOCПf во
5)
не
гии к ее средней величине, составившее менее
','
(п =
то же вре­
расчеn
0,0001.
Он. -(f) - махСИМaJlЬНО значеиие ХОРlJ.овой
ПРОВОЛИNOCТ1t. эта функUИJI прслcn.меиа на
рис. 3. Mo.lQ{o еидеть СИJ'IW!ое уменьшение БеЛИ­
4 покаэана динамИКА
8
среднего квадраrnчного ОТКJIонения полной энер­
rne
то, На рис,
рамках такого
КО времени ЗОО пс в СИC'rCме установилось
О
где /р!< ..... - максимальное пиковос :mачение тока,
Е. - пиковос значение потенциала, Е - потен-
uия
8
равновесие. крктсрнем чего служит ОТ'Иошеиие
-Е,),
~.
дocтynHO(1 ЛJUI и~нИJI.
темпера1;'ра
менением хнрмьнОС'Ги атомов.
РaJI раССЧIlТЫ8аСТС" по ФОРМУ,1С:
0 ..(1) '" 1"",-/(Е"..,
в обычных
ОСУЩCC1"Rllенкя конформацнонных переХОДО8 с из­
юменение
ния ЭТОГО эффекта прн внyrpИКJIС'ТОчном
_ении
преодолена
К), и тем самым, расширя­
бы возможностЬ разрыва коваленrnых С8яЗСЙ ИЛИ
~акснУ.альных а.'I,lrvJКТУД сеNlейCllla tlат'рие9ых то­
ков
300'
ЛО rp.1HMUW поn:нuнально~ ооверnrocти молеку­
,'Ibl ncrmtila.,
'Удные (П"КOfIые) значенК.II токов (1111<)' которые
~oryт быть п~дстэвлены как ФУНКUIUI '",,(Е)_ На
ЭТОМ графике становится очевн.аныи
не может быть
условиях (вб.'1изи
дocntгала значений. при которых не искл:ючап.ась
новится заметнЫ'" кзмсне.нке маКСiШа..,ьноАамп­
менение предетавлен()на рис.
торая
фl'lке.ЦI>!III nОТ8нциаn. м КВ .. НТО80М ."'МИМ
•
КЛИНИЧЕСКАЯ ПАТОФИЗМOfЮf1'fЯ 2'2003
системы сохранялисъ (без преРЫ5аНИЯ динамики)
указанвыии
и опткмизировалисъ Io4етодоw молекулярной ыexa~
расположении атома азота
НИКИ с КСПOJJЬЗО8аНие.. СИJIОВОro ПQJUI AМBER,
да
затем wолеку"ырастворктe.n:JIУцяю!ись. В резуль­
cyrcтвycт8НYfPI'(МQIIС"1'JUфНыйCniX:8OIi Jot():1ИX ме:«лу
тате длJI исследуемой NолеJC)'lIЫ БЫJI.3 получена
aтowo.. азота N, и атомом JCИСЛopQ!lа О., QПiося­
щИ'....ся IC кар60кскльной f1)yIlпе боlCОI'lOА ucпи Asp,
51
k-ОНфоРwaцня.
ПpocтpaнcIВeННОСС1рОеНие кнзwеА DO энергми
из nолученкых нами конформаUИЯ молекулы "opтa~
0,-0,.
группами заключаются
N, и
во В38»",0­
атомО!! кислоро­
В первой группе конформапий при­
тогда К'аК оС'тзлъкые атомы киcnоро.аа (О!' О! И
OJ
удалены от атома N, на расстояние 4-5 А. во зто­
гена и принкrые обозначения ГЕОlllетрических пара­
роЙ группе три атома кислорода (01' О, И О.) распо­
weтpoв rюJCa3iIКЫ на рис,
лагаютс" вБJ1м:зм атома a.зm<I
5. ОбооИ8Чение
И отсчет дву­
rPatOtЫX ушое nPOК:RII1OVIТaI в coarвeтctВНИ с l1pКНII1'OЙ
номсиuarypoй IKenQctw J. С. et al 1971.J. Резульп~
n.I OfJ1И}OI3IЩtИIКЖa3aIIИ, 'lП) ПО"')'ЧI:ННWCJWНфop­
.waIJ.ИИ иwеет CWЫCII разбкть на Д.8С rpyпnы, pa:IIIИ'Ia­
lощкеся ло энергии: 17 Вblсокоэнсргетических
{-161,07 +-:167,48 юсал/М01Iъ) и 34 с более низкими
ЗН8ЧСИИЯ:WИ
)RepлtЙ (-173,22_179,J1lr.:Xa11/woль).
табл.
1.
waJЮ; они uptot8tItCИbl
как cлe.ttYI=I" и) llЗННblX тэбл.
рuличия
~ометричсских
1,
в
основные
параыетрО8
но недостаточно
rpyпnс, обл.3даlOТ зawстио более нК)кой. энерги­
MonelCy-
ей, моЖtЮ слtл3'f1, ВЫВОД, '!то В растворе
ла
Al.a1-Gtu2-Asp3;':'"Pro4
разованием
не стабилизированаоб­
внутримолекулярного солевого
мостика.
с'Jpyl"I)'Jжыe 11IIpaWCТ])W конформаций внyrpи КD:­
.ооЙ из фynп различaIOТC.t
N ..
БЛil;)КО для обраэованКJI внутренне" СОЛII. По­
CK~ kОНфОрwaшrn, относящиес. ко второй
между
Метода.. w.олекуЛlfРНОЙмеханиlUf наыи бblJl<J
проведен.а допonнкте,!iЫf8JI оптимиззШIЯ всех по­
лученныхранее хонфору&uнйв отсутствиераство­
РИ1'e1lJt. дССОдьвantрованиыеконформации бwи
ТаО,1Iiца
reo.e'I)IМ'ltaIIe uарaмn-pw ~WX (501т)
/
" AecOJllouТlqlO8u,wx (desolY) &OlltoPKlцId JoIO.JIеку....
1.Of'ТU'C"88 по ,!I,IIUIW.М ,.neтo. _етоllOlll J8OJIea}".llpвoIii ,&ПI. .U: .к.ао l:овфорМI. I ..,JШJe (N,-J,
IUW'lIIIU .u)Тp"'WX УТИI
OJ." • ." li'u' alu ' ....' Y)t' "')t' ."" )4., %П. 1). ~. _~Dft рассто....
(N.-o 2• "'-',-OJ' N.-O., N1-o" А) I ,азiroc ЦI _ _ 10000000000001 яеpnl hJТPII UX!tOi
_1 r)J'1I!I &oвфoptn ... (Е,.)
<.'1'
"",
<!е"",
N_
17
3'
26
IЗ
8
•
"17-
19,Ъ:I2.5
29.1~.2
27.0±0.2
-33,hO.3
-33J:1O.4
·п
164,4%4,8
....
24.6±8,4
-175,9:d)J
-173,3±O,2
174,7жОА
169.6=0.4
,
,
-103,1%3,1
-109.6±22
-129.1%1,0
-138,8жО,4
-80.3:10.4
-71.Ъ.О.З
Уп
84.9%2,7
86,9:2.4
42,М,7
46.0±0,2
37,2:tO.2
49,I±O.4
фи
-149.3:tJ,8
-149,S~.6
-162,8:d).4
-IS5.7±O.3
-170.8:tO,4
-161,I:tO,4
on
-147.7±З,О
-148.0:t2,4
-100,8:1'0,7
-101.8%0,2
--87,МО.3
-9S.8±O.9
УМ
ISI,fu:5,7
149.6±З.8
IS9,4:tO,4
1S4.0±0.S
154,0%0.7
147.8~.5
·М
-169,9:2:2,3
-17I.1±2.3
-171,8:tO,4
- t 72.<hO,2
-172,8%0.2
-(74.0±0,4
.м
-78,6%5.9
-78,6±3,8
-88,0:t:0,4
-88,9±О,3
~9.6:tO.4
-90,8±О,4
Ь,
-2S.7:й,7
-31.3:t2.3
-S4,(Ы).3
-S9,JжO.3
--46.8±О,4
__
'"z,
84,8±1,9
86,()j:2,2
92,8:tO,4
76.2±0.4
78,М<I,4
78.l:tO,2
-81.3.1:2,6
-82,2±1.9
-S9.8±O.3
~2,8:tO,3
-60,ъо,4
-S9.7:!:O.4
NгО\
4,46±О,1O
3.77ж{).09
2,64
2.67
2.71
2,71
N,-O,
4.2hO.08
],I~.13
4,1SжО,ОI
3,78±О.ОI
4J3JO.OI
4.34±O,OI
N,-O,
4.~.()I)
SJ8±O.lO
4,4О±О,ОI
4,01:fO.ol
4.OL'"'O,OI
3,4L...(),OI
,N.-O..
1.85%0.08
3,3I±О,99
2.62
2.65
2,60
2.67
'P11 -
е,.,.и
10
7,3±О.3
-161.07';'-167,48 -173,22+-179,31 -230.35-:-.230,42 -232.21+-232,24 -234,49+-234.53 -2j5,71.;.-235,73
б.Ф. Щef"OII", В.б.. ftnaXо.... И.В,р~мскмм. ВХ Xa81UtCOti. 8.B.МanMKMH, б.В.хрwnoe
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПДТОФИЗИOnОГИИ
....
.
О,
Рис.
5.
ПространСТИIIВGe строепе IUIзшeti по :иlept1ПI
циi MOJIe~JUoI ~prareB • •
PaCnOfIe. •
граипw:x
разбиты на
4
группы на основании значений их
потенциальной энергии. Группы сосгшши из
13, 8 и 4 конформаций соответственно;
lIItJJ:,..-eJIВWX ~.IIфоpllа­
ID
oбo3IIачеJDU:, П(8IIJПWе ДJUI aтmI08 • ~y­
JI'Jl08
N-O.
ряд расстояний
За указанный временной ИН-
26,
тервал пространственное строение молекулы силь-
ИХ структур-
но не изменилось. Эro можно продемонстрировать
IIЫe параметры также приведены: в табл.
1.
во всех
кон4юрмациях приcyn;rnyют два внyrpимолекулярных
солевых мостика, образованных атомом азота
N1
с помощью ПOCIJЮCния временной зависимOC'I1! из­
мененJ.IЯ структурных парамСфОJI. молекулы корта­
гена. На рис.
6
показаны графики зависимости ве­
и атомами кислорода О] и 04 карбоксильныхгрупп
личин Двуrpaниоroугла угла 1jI'11 И расстояния
боковых цепей
от времени расчета, проявивших наибольшую не-
Glu
и Лsр соответственно. Гео-
метрические параметры первой и второй групп
craбилыюсIЪ поведения.
конформаций достаточно схожи меЖдУ собой,
однако, расстояния между атомом азота
мами кислорода
N]
и ато-
N]-Oi
На отрезках
на
'V 11 лежит,
300-375
пс и
455-505 пс величи- 30'+30",
в основном, в интервале
и О), не вовлеченным." в об-
причем число точек, в которых этот параметр при_
разование солевых мостиков, во второй группе
нимает положительные и отрицательные значения,
меньше, что и определяет более низкую энергию
конформаций в этой rpуппе. Таким же образом
можно объяснить понижение энергии Чl!'Твертой
примерно одинаково. Среднее значение Ч']1 на OТ~
рези 375~455 пс составляет 37,I±B,9", на отрезке
505-517 пс- 38,1±9,B·. После 517 пс наблюдается
02
группы конформаций по сравнению с третьей.
резкий перехO}l значений \1'11 в отрицательную об-
Основное различие первых двух групп конформаuийотпоследиихдвухпрояаляетсяв
велИ'!ннахдву-
ластъ., на 520-551. пс ве.,lичина "]2 растет, и на 551802 пс ее среднее значение состааляer 39,6±1l,2".
гранных углов \If]~, ffil~ И
На отрезке 802-905 пс поведение '11"11 нестабильно,
скелета
Ala и
"']2: изменение геометрии
Оlи приводит к понижению энергии
но на
905-1500
лс значения Ч'11 по большей чаcrи
конформ:аций на -3-4 ккал(моль. Если произвесrn сравнение геометрическихпараметров сольватирован:н:ых и десольватированныхконформаuий
полохительны:среднее составляет 25,7± 11,2'.
Значения ()}12 на отрезке 300-902 пс лежат, в
основном, в отрицательной области: -17I,2±6.o·,
молекулы кортагена, видно, что наличие растворителя практическине изменяетпространственное
а затем, на 902-1500 пс, в положительной:
169,5±7.1'. В целом, величины {J)]l и (J)J4 находят-
С1рОение пролинового фрагмента, но оказывает
ея в интервале 180±20". Величины остальных рас-
существенное влияние на структурные параметры
фраrментов Лlа, GJu и Лsp, Главным эффектом
еМа1риваемых двугранных углов вeдyr себя стаБИIIЪно, Среднее значение ф" на всем протяжении
В конформвции, В которой атом азота N 1 и атомы
киciJорода 0]-04 карбоксильных rpупп боковых
-146,9±6,З", (J)1.J - -149,l±7,4', 1jI')4 - 150,2±6,В",
(J)З4 -79,6±7 ,4", Х 2 ] -33,З±8,6", Х 11 -
сольватации являetcя craбилизiщия этой молекулы
иепей
Glu и Asp не участвуют в образовании внуг-
рИМOJJекулярныхсолевых мостиков.
расчета равно 115,2±11,i: чrlJ -
82,8±7 ,0",
Х)
85,3±7,4',
{)}23
~
- -83.4±6,3'.
Нами рассматривалосьтакжеизменениера.ссто-
Нами было прослежсно изменение геометрич.еских параметровмолекулы Alal-Glu2-Asp3-Pr04
01-04' принадлежащимикарбоксильнымrpуппам
непосредственно в процессе молекулярной дина-
боковых цепей Glu " Щ. Расстояния N1-O J и
\fИКИ на временном отрезке от
300
пс до
1500
пс с
яний между атомом азота N! и атомами кислорода
N] -о" изменялись
мало, их средние значения на ин-
шагом 2фс. В набор рассматриваемых параметров ВХОДИЛИ все двугранные углы скелета и боко-
тервале 300~1500пс составляют 3,16±0,29 А и
5,24±0,28 А соответственно. Характер изменения
вых цепей молекулы за исключением двугранных
расстояний
углов,!шрролидинового кольца пролина, а также
ляется в большой величине срсднсквадратических
N 1-0 1 И
N1-0 1 неlШавный, что прояв­
ИнгибирУlOще8 демствие I(OpтareHa на натриевые токи сенсорных нейронов;
11
исследование методами nОК<lnЫiОЙ фИII:С<lЦИИ потенциала И квантовой химии
КЛИНИЧЕСКАЯ ПАТОФИ3ИОЛОГИЯ 2'2003
.)
·п·_
....
,
,.,..
---~.
---
... --.--"
-
--"",
"
•
."
...
...
N1-0 1,;'
,
6)
,•
,
,
•
-
!"'к.
,.
Xa,ЦТtJI
-
• •nru.•• e'''&I),..a.
la)JUllt'Т'f08 МClRcyAl
.o,nrea
от
. - - (t. lе) I .,..ееее .....,.upot ........: (.) Р}'1?8-.1 РО" .1'
n;eJltп ~. . (r,ц); (1) IIICC"CII8IК N,Q. (А)
OТ1C.IIонениА
при усреднении
по ВCt'мy икreрвалу
расчета:
3,4S±O,48 А. н 3,53±О,54 А. BКll графика
3аВИСИNOC"nt раССТОЯНЮI N 1-O I от ереысиJt прнвс­
ден иа рис. б. Подобную нестабильнОС'Ть поведе­
ния
N,-01 К
NгО! можно сияза", С флуктуация­
ми пзраметров
V12'
wеж.ду собой и равны S,5±O,4 А. Соответственно.
Asp н Glu
кзрбоксильные rpуппы боковых uепей
лежат в пoчrи пзpaJulс11ьных
rurOCKOC'nIX
и враща­
ются вокруг связей СН}-СОО- синхронно. Сбли­
жению атома
N.
и одного из атомов кислорода
01-0 iТРИМШlекуJUlРНОГОСО.1СВОГО МОСТМК3 мешз­
W IJ К Х11 ·
hЗУJlЬТ3ТW расчетов ПОкa:Jывзют. что 8 npoцессе ммеКУЛJlРНОЙ динамики принuмпнanьных
изменений конформации молекупы ICоporifeнз не
происхо4ИТ вплоть до 1500 ПС;_вei'lИ'DI.ИЫ геомет­
Asp и Glu - относите,1ЬНО развстмеН:НЫNИ 601(0-
рических Пap3.)l.С1рОВ, усредненныепо траекropии
sыwи цсммн.
I:'Г также ХОНфор"'ЗU1fонная жecn;ость wоll.с),."улы
кортагена:
pro
ШfДнновыи
обладает wалоподВltXJtым пирро­
КО,1ЬЦОМ. а
соседние амииокиCJIОТьr.
!\ЮI'~нойдинамиlQt"по psrдyНЮШЯJI:по.эt«р­
гии конформаций, рa:JJtичаЮ1'СИ· мало. Таким об-
разом, можно утвержnать. что траектория молс-
ОБСУЖДЕНИЕ
JeyЛJI.рной линами,," C01Iьвanrpoвакной !of0,,1eКYJlbl
Ala]-Glu2-Asp3-Pr04 проходит вб.-тизи миии"-у-
Таким обраэои. наки nooзaн.о, чro иселедуе-
МОВ на ПО8СРХНocrи оoreнциaJtьноА энергии сис-
мая молеКУJlа KOpтan::lt3. при ВКУТJШКЛе1'ОЧКОWпри-
темы пеrrrид+растворитель. Структура ИСCJIедуемой моnеКУJlЫ з растворе не стабклизнрована
обра:юванмем внутриwолекуJUlрНЫХ солевых woc-
тиков ыеxny атомом Ю011I
N.
N·хоlЩ3. пeпnшз и
атомами КИCJIОродз карбкоксильНЬolX rpynп G lu и
~. 8 отдельные моменты времеии пары ЗТОlolов
...z:.·
N •- О р N
L 1-оJ И N.-OJ ........1 ижanись на 1МCCТOItKКC
2,6-2,7 А.. COO11JeI\:IВ)'1ОЩес образованию внyrpcн-ней СОЛИ. одншсо анализ траектории В UCIIOM не
позволил выделить временные оорезки. на котерых можно было бы говорить о формировании 00-
левого MOCТ"d. ПрИ'!иной ЭТОГО. CKO)Xt вcero. с.лу.
ХИТ динзмичС(:кос
системt:
равновесие.
ВОJнмкающее
в
с одной СТОРОНЫ, элtkтр0ст3ТJtческос-
притяжение атома азота N 1 н атомов кислОрода
0,-0., с дрyroA стороны - мсюросптичС'Ское от-
ложениив Koн:цeнтpal.UfH 3 ммо,1Ь/Д оказывает ингибирующи действие на тОки через медленные
НЗЦ»fеsые кзнцы. Исе..'l:t!(yCмЫЙ 1"C'тp3lIсIПИд 01(3зывает каче:ствснно QltНantПНОС с исс.'JellOваин:ыыи
~
.
~сеЭНЩ>loIорфинами 1 И (fyr-Pro-Тф-Phe-NНj
И Tyr--Pro-Phe-Phe-NH1) ингнбирующее дейcrвие ~ttатриевые токи. к как и они ОКЗЗЫ8аС1-
си эффеКТlilВНЫN при ВНутрИDIt1очноw припож.е-
кии. Анализируя геометрическое ,И мектроннас
с~ние рассмзтриааем:оА., молекулы к:ортarена
AJа~-GJu27Asp3-Рг04•. ПОllученнwе В ~уль:гаrе
xвaнro60·ХНМИЧС(:КМ)(
расчетов, .ыoJ(Нo утвtрж-
дать. '"О существует потснцналЬНaJl80ЭМож.нQCТЬ
блокирования молекулой Кортагена поры натркевых каналов стери'tС(:J(}{ доступным npoтониро~
та.тпсмвание атомов КИCflорола 01 И 01 ка.рбокскль-
ваины!<i: N·IШНЦОIof MOJ(e~"yJlbl. Изучаемая "Олеку-
ной rpyппы Glu от атомов IQI.слорода О, и О. кар-
па не может ороннкать Bнyrpь х... етк.и посредство1ol:
боКСlUJ.ьноЙ
npJlMoro транспорта через мембрану. поскольку
Il>Ynnbl Лsр. Согласво полученным
нами данным, расстояния
01-01' 01-0.
И СГСI
на всем проrяжснии расчета практнчесlCИ равны
12
молекула укззан"Ного пепТ1fJlЗ вислом гидрофилъ-
00 внешнЮЮ
на за счет ориеНТИрованных
СТОрону
Б.Ф. Щеголев. В.Б. Пnu;ова, И.В.Рora'f88<:CМЙ, в.х.. X..,мttCOН, B.8.МUIU1Mк, 5.BJ(pwnoв
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕмы ПДТОФИЗИQЛОГИИ
3аряжсииых карбоксильных групп боКОВЫХ цепей
и Лsp, а таt;же N-SCОllцеооЯ NН;--группы.
resoluuOll curren! recording from cells and ceH-lгее
membrзne patches 1/ pnugers AtCn.-1981. V. 391. N~ 1. р_
85-100.
4. Hodgkin AL., HuxleyA.F. Сипепts carried Ьу
sodium аnа potasstum ions Ihrough the membt3ne of the
gianl зхon о, Lollgo 11 J. Physiol. 1952а. V. 115. ND' 4.
Glu
СдС.I1Щ ВЫВОд. О том, ЧТО ингибирующий
эффект исслсдуемоro тетрапспп!дз 1C0ртагсна
A1al-Glu2-AsрJ-РГ04, также как и ЭКi10МорфИ­
НОВ 1,2, не СВЯзан с ЗК1l1RaЦИСЙ ОПНОИДНЫ:Х рецеп­
Р.4.49--472.
торов, а JlRIlЯется РСЭУJtЬтзтом прямoro 83ЗlШодеА­
ствия со C'f1'YJCJ)'POI1 на:тркевых IGIHa.'IOB ПО)fcxaI:iIUWY .
.модуnкрованноro. решmора, Т.С. arnкуюiuaя мо­
лекуяа связы.вaeтcsr с НtИ3ВCCпtым поп ахтивным
ЦCinPOM, ЯМЯJOUЩ.\fCЯ чаcrью а.'I4КНOЮIС,,10П10Й ПОС-­
ледО.83Тe1lЬНocnI кан:а.lа. В lI:ЗННОМ случае ~ОnУJ1И­
рованный pt:ЦСrпop более дOCJyПСii со стороны внyr­
реннего устья кзнала. Возможный )fехани)м
изаимодеЙСТ8И.R эндо!otорфиНО8 С WОДУЛИРОВЗННbL\!:
peuerrropoM подробно рассмотрен ИЗО"И 11 статье
И.Е. КатмноА и соазторйи (Катяка и .пр.,
2003).
работа пoдnерхака граmoи СПБЛНU 2003 roд.
ЛИТЕРАТУРА
:
5. t:fyperchem-Pfofessional ReIe8Se 5.1 (demonsbation
А moIecuiar vlsualization anCI simulaf.on sof!wiIre
,.V8rSIOn).
package. Galnesvile, Florida: НyperClJbe. 1998.
6. Jorgвnsen w'L.. ChandrasokhasJ., MadvraJ.D_.
'mреу J. W., КJefn М.(, Comparison о/ simple polenlial
ш... cOons for sirnulationofliquid waterJl J. спет. Phys. 1983.
V.79, ND' 2. Р. Q26-935
7. Kendf8wJ.C., КJyne W., I.lfson S.. MiYBZ8W8 т.,
Nemettry G., Phil/ips О. С"
Remachsndran
С.Н.•
~h&rtlQs Н.А. IUPAC-IUе commissiOl'1 оп biochemicaJ
noml!ll"dlt\JIe. ~Мion& anCI $Y'mbOIS Ь Ihe descфtion
oth c:onforrnation of polypeplkle ctiall1s. 1I.A.rct1. ВЮchem.
'. Вiophys" 1971. V. 145. NQ 1. P.4()S..421.
8. Кеупез R.. Rojas Е. Кi~tics and steady.state
propertios of Ihe c:t1arged system c:ontrolting 50dium
condUctanoei't lt1e sqtid giant ажon fI J. Physiol. 1974. V. 239.
Р.383-4З4.
1. Kamuнe И.Е .. Щегоneв 6.Ф.. ЗадUW8Д.Е., Мак­
ки мл.. крылое Б.8. ИнntбщJyющее действие Эl-Wowop­
фofhoв ка no,енuиan03&8wсwмЬ'е "'а'риевые 'OIQI сен­
сорных нейроноеll Ceto=opныe СМС1"е",ы.
2003.
Т.
17, Nt 1.
С.1-17
2. Elliott А,А.. ЕlIJоп J.R. Charac1e<iution о, ТТХ·
ПХ..-еsistanl soФum QI"ents in small cells
"om ooull rэt dOrSaI t'OOI gangIia 11 J. Physiol. (Lond.). 1993.
sensitive and
V.463.
Р.
39-56.
З. НвmШ О.Р.,
Maf1y А., Neher Е., Sakmann В.,
Sigworth F. Improved palch·clamp techniques for high-
9. Кo.tIytJk Р.э., IVisN.O.A.. PidopНchko V.I. Etfect
01 inlemal tIuoriCе and phosphate оп тетbrane cummts
dЩЮ9 intrэceIuiar dialysis 01 nerve cells. 11 NaЙ\8"е. 1975.
V.257. NQ 5528. Р.691-693.
10. Kostyvk P.G., Ve$tНovskyN S.. ТзуndгепkoА. У
Jonic CUlТвnts in the SOR'IaUc тетbr.lroe 01 rэ! dOrSaI root
ganglЮnnвшotlsJlNeurosdenoe.1981. V.
11. WiНrntr' S.J., KeIImen Р.А, NgUYerI О. 1., case О.А ..
An al-alom'orce &!Id for simUl.atiOr1з of proteinз эм nudek
acid$ /1 J. Cornput. cnem.. 1986. У. 7. Nil2, Р. 230-252.
И..rм6ирующеед."с'.". ttQpЦгена ка натрке_ тоlCИ сенсорных нeitpOНOB;
исспедование .... Т04.... и
noxanb..,oi!
6."" 12.Р. 2423-
2430.
ф" .. сацмм потемциап. м
IsaHToeoi!
хи",""
13